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はじめに

日本の橋梁数は2024年3月現在で約72万橋が供用されている。
その多くは高度経済成長期に建設され、50年が経過する橋梁数は約35%にも達するといわれている。
また、72万橋の90%程が地方公共団体で管理され、現在は長寿命化修繕計画に基づいて修繕が実施され、健全性の判定区分が高い橋梁や重要路線の橋梁は建設当初の機能やB活荷重に対応するために修繕が実施されている。
 
橋梁の定期点検において最も損傷が著しく、修繕費用の50%も占めているのが橋梁RC床版である。
特に、50年が経過する橋梁床版においては道路橋示方書・同解説(道示)1)の変遷により活荷重の改定や床版厚、鉄筋量が大きく異なっている。
そこで、本稿においてはRC床版の接着剤塗布型補修・補強法「EQM工法(誰でも簡単にメンテナンスできる工法(Easy&Quality Maintnance)」2)について述べることとする。
 
 

1. 標準的な上面補修法および薄層補修法の問題点

1-1 RC床版の標準的な薄層補修法

RC床版の上面損傷に対する標準的な薄層部分補修法を写真-1に示す。

写真-1 RC床版の上面損傷の一例
写真-1 RC床版の上面損傷の一例

まず、アスファルト舗装を撤去する。
とくに、積雪寒冷地域の床版は土砂化(国土交通省)に至っている場合が多い(写真-1(1))。
修繕前にテストハンマー等で損傷箇所を把握する。
部分補修においてはブレーカ等で損傷箇所のコンクリートの斫り作業を行い(写真-1(2))、劣化したコンクリートを撤去する(写真-1(3))。
かぶりコンクリートのほとんどが損傷を受けており、補修はセメント系無収縮モルタルを打ち込み(写真-1(4))、表面仕上げして、橋面防水工・アスファルト舗装を施す手順で施工されている。
 

1-2 標準的な薄層補修法における問題点およびEQM工法

RC床版の上面損傷に使用されている補修材には「超速硬性無収縮モルタル」、「超速硬コンクリート」が使用されている。
この場合、早期に「割れ」、「ひび割れ」、「はく離」が発生する事例が多い(写真-2)。
これらのことからRC床版の補修法として接着剤塗布型上面補修法が提案された3)
この工法は著者・鹿島道路(株)・住友大阪セメント(株)で開発した。
NEXCO東日本で採用され、補修工事後の翌年にポットホールの発生が見られないことから、「優れた工法」であると評価され、NEXCO東日本により「EQM工法」2)と命名した。

写真-2 打ち継ぎコンクリートの損傷
写真-2 打ち継ぎコンクリートの損傷

 

1-3 EQM工法の概略

EQM工法は、既設RC床版上面に高耐久型エポキシ系樹脂接着剤である「KSボンド(NETIS:KT-160058-VE)」を塗布して超速硬コンクリート(ジェットコン)およびジェットコンに鋼繊維を配合した高強度繊維補強コンクリート(SFRC)材、「低弾性のリフレモルセット(SF、SP)(NETIS:KT-170058-A)」3)材で補修・補強する工法である。
なお、近年、同等品での施工事例もあるが、他の材料は「EQM材料」および「EQM工法」ではない。
本提案する各種EQM工法は、著者ら3)により、各種材料試験およびEQM材料で補修・補強したRC床版・コンクリート部材を用いて耐荷力試験、輪荷重走行疲労試験(写真-3)など、各種試験を実施して評価した。
その結果より実施工で採用された主な施工事例を紹介する。


写真-3 輪荷重走行疲労実験

 
 

2. EQM補修・補強に用いるセメント系材料

2-1 30mm程度の薄層補修用セメント系材料

本稿で述べるEQMセメント系材料を写真-4に示す。

写真-4 RC床版の補修用材料
写真-4 RC床版の補修用材料

 

(1)8時間施工に用いる超速硬セメントコンクリート

1)ジェットコンクリート(ジェットパック)
RC床版の上面補修に用いる補修材の配合条件を表-1に示す。

表-1 上面補修材の配合条件
表-1 上面補修材の配合条件

 
8時間施工には、超速硬コンクリートである
 
ジェットコンクリートパック品「ジェットパック」(写真-4(1))が使用されている。
ジェットパックは表-2に示すように、凝結開始時間が17分で凝結終結時間は25分となり、可使時間が30分以下であることから施工においては、やや熟練の技術が必要となる。
また、強度発現性は、材齢3時間の圧縮強度が35.3N/mm²であり、道示に規定する圧縮強度24N/mm²を満足している。
よって、ジェットコンは上面補修・補強材として8時間施工に使用されている。
また、静弾性係数は、材齢28日で42.5kN/mm²である(表-2)。
なお、上面増厚補強においては鋼繊維補強コンクリート(SFRC)が使用されている。

表-2 補修材の発現強度・静弾性係数
表-2 補修材の発現強度・静弾性係数

 
2)8時間施工に用いるリフレモルタルSFおよびリフレコンクリートSF3)
一般的に、補修材には超速硬無収縮モルタルが使用されているが、既設RC床版の静弾性係数と比較して高いことから30mm以下の薄層補修に用いた場合は、早期に「割れ」や「ひび割れ」の発生が懸念される(写真-2)。
そこで、超速硬繊維補強セメントである「低弾性リフレモルセットSF」(写真-4(2)左、以下リフレモルタルSF)は「割れ」を抑制するために、超速硬セメントに有機系繊維の中でも引張強度が高く、高靱性が期待できる高強度ビニロン繊維(繊維長12mm)を配合し、さらに弾性係数を既設RC床版と同等となるように配合設計された製品である。
なお、高強度ビニロン繊維は、試験練りにより作業性が良好なフロー値を確認した最大量を配合している。
 
一方、補修箇所の打設厚みが30mm以上となる場合、補修材の耐久性の向上を図るためにリフレモルセットSFにGmax5mmの小粒径骨材(写真-4(3))および6号砕石を配合した超速硬繊維補強セメントコンクリート(以下、リフレコンクリートSF)がある。
 
リフレモルタルSFおよびリフレコンクリートSFは、8時間施工に用いる補修・補強材であり、配合条件を表-1に併記した。
 
RC床版の薄層補修に用いる低弾性のリフレモルセットSF(写真-4(2))の場合の水結合比はそれぞれ34%、発現強度は材齢3時間で、道示に規定する設計基準強度24N/mm2以上を発現する材料である。
リフレモルタルSFの凝結時間は凝結調整剤ジェットセッターRSを混練水に予め溶解させてから混練することで調整可能である。
凝結調整剤の標準量は従来の無収縮モルタルと比較して長い可使時間30分を確保するように設定した。
 
一方、リフレコンクリートSFも可使時間30分を確保しつつ、材齢3時間の圧縮強度は28.4N/mm²であり、材齢28日の静弾性係数は28.8kN/mm²である。
 

(2)1.5日施工に用いるセメント系モルタル

補修工事において車両規制が36時間(1.5日)を対象とした材料として、早強セメントに高強度ビニロン繊維(繊維長12mm)を配合し、さらに弾性係数を既設RC床版と同等となるセメント系材料、すなわち早強繊維補強セメントモルタル「リフレモルセットSP床版用(以下、リフレモルタルSPとする)」(写真-4(2)右)が開発されている。
さらに、耐疲労性の向上を図るために小粒径骨材(写真-4(3))を配合したコンクリート(以下、リフレコンクリートSPとする)材も開発され市販されている。
 
リフレモルタルSPおよびリフレコンクリートSP材は、補修時間を36時間、1.5日での施工条件で使用する材料であり、配合条件を表-1に併記する。
リフレモルタルSPの凝結開始時間(表-2)は138分、終結時間が168分であり、表面仕上げまでの時間が十分確保できる材料であり、施工性にも優れている。
発現強度は、材齢24時間で圧縮強度27.4N/mm²である。
一方、小粒径骨材(Gmax5mm)を配合したリフレコンクリートSP材の凝結開始は156分である。
発現強度は材齢24時間で、27.5N/mm²であり、リフレモルタルSPと同等な発現強度を有している。
静弾性係数も材齢28日で27.6kN/mm²であり、RC床版の静弾性係数と同等であり、靱性に優れ、薄層補修における割れが抑制できる材料である。
 
 

3. RC床版上面薄層補修に用いる接着剤

標準的な補修法は写真-1(3)、(4)に示すように、補修界面をブレーカで斫り、研掃後、直接補修材を打ち込み、表面仕上げし、養生されている。
この従来の補修法は、輪荷重走行により、「割れ」、や「はく離」が発生している。
そこで、「はく離」を抑制するために、高耐久型エポキシ系樹脂接着剤「KSボンド」が開発された。
また、ブレーカ使用による新たなひび割れには「浸透性KSプライマー」の2種類の接着剤が開発された。
 

(1) 付着用接着剤(KSボンド)

RC床版の上面損傷の補修法、あるいは鋼繊維補強コンクリート(以下、SFRCとする)を用いた上面増厚補強法においても、輪荷重走行によりRC床版コンクリートとの界面で「はく離」が発生する。
そこで、補修材と既設RC床版コンクリートとの付着性を高めるためにKSボンド(写真-5(1))を用いる。
また、2種類のリフレモルタルで補修・補強する場合もKSボンドが用いられる。

写真-5 2種類の接着剤
写真-5 2種類の接着剤

 
ここで、付着用接着剤の性能試験の結果を表-3に示す。
性能試験における付着強度は3.7N/mm2である。
なお、引張試験の結果では母材コンクリートで破断することから、使用するコンクリートの強度によって付着強度が決まるものである。
また、「ずれ」に対する抵抗性として一面せん断試験によるせん断強度においても、既設RC床版のコンクリートの圧縮強度から評価されるせん断強度と同等であるため「はく離」が抑制される。
なお、EQM工法においては浸透性KSプライマーと併用する事例も多い。

表-3 接着剤の材料特性値
表-3 接着剤の材料特性値

 

(2) 浸透性接着剤(浸透性KSプライマー)

RC床版の土砂化により脆弱となったコンクリートを撤去する際には、小規模の場合はブレーカ等による斫り作業、大規模の場合は専用の切削機による削り作業が行われている。
よって、斫り作業により微細なクラックの発生など、新たな損傷が懸念される。
そこで、ブレーカにより発生する0.05mm以上の微細なひび割れ幅に浸透し、削り面から30mm程度の深さでのコンクリート層を強固にするための浸透性接着剤(写真-5(2))を用いる。
 
ここで、浸透性接着剤の性能試験結果を表-3に示す。
ブレーカ使用による斫り作業後に浸透性接着剤を塗布(0.5kg/m2)することで、コンクリート表面に発生した0.05mm程度の微細なひび割れに浸透し、補修する。
なお、浸透性KSプライマーはひび割れ補修用であり、EQM工法には付着用のKSボンドと併用して採用される。
 
 

4. 60mm以下のEQM工法に用いる補強筋

RC床版の上面に配置された鉄筋は融雪剤の散布による塩害により鉄筋が断面欠損し、補強筋が配置される。
本稿においては著者とJFEシビル(株)で開発した、補強厚さ30mmから60mmの増厚補強に用いる、「グリッドメタル筋(NETIS番号QS-150039-A)」4)を用いた「EQMグリッド補強法(EQM-G)」が開発された。
 
グリッドメタル筋の鋼材には縞鋼板および一般鋼板が用いられ、鋼種はSS400およびSM490Aの使用が可能である。
また、板厚については16mmまでの市販の鋼板が使用される。
 
グリッドメタル筋の製作方法は写真-6に示すように鋼板の軸方向にレーザでスリットを挿入し(写真-6(1)、(2))、軸直角方向にジャッキで展張して格子状に一面加工する(写真-6(3))。
また、レーザーで直接格子状に加工した(写真-6(4))、2タイプが製造されている。
グリッドメタル筋は必要に応じて曲げ加工し、防錆処理としてエポキシ系の防錆材あるいは溶融亜鉛メッキが行われている。
材料特性値は鋼種によって異なる。

写真-6 グリッドメタル筋の製作
写真-6 グリッドメタル筋の製作

 
 

5. 東北地方における道路橋の維持・補修の手引き(案)5)

部分打ち換え補強法について、東北地方における道路橋の維持・補修の手引き(案)【改訂版、2017年】では、表層補修施工および局部打換え施工について以下のように示している。
 

5-1 表層補修施工

再劣化を抑える対策としては、以下の内容が挙げられる。
「全厚打換」実施までの期間を勘案し、現場・条件に応じて適宜採用するものとする。
ここで、表層補修施工時の留意点を図-1に示す。

図-1 表層補修施工時の留意点
図-1 表層補修施工時の留意点

 
①新旧コンクリートの付着向上を目的とし「浸透性接着材」、「コンクリート接着材」を実施する。
(ただし、ウォータージェット等使用の場合、浸透性接着材は省略できる。)
②表層補修時の補修コンクリート(モルタル)はコンクリート硬化過程における車両の走行による振動に配慮し、超速硬系(強度発現時間が3時間程度のもの)を使用する。
また、初期ひびわれ抑制対策としてポリプロピレン繊維等を使用する。
③コンクリート系材料の場合には充填不良が生じないように突棒やバイブレーターを使用する。
④補修部分には防水工(塗膜系)の実施を原則とし、舗装施工目地には止水対策を実施する。
⑤あくまでも全面的な補修を行うまでの応急的な措置であることに注意しなければならない。
 

5-2 局部打換え施工

①表層補修のみでは対応できない状態(局部的にひび割れが進展し、すり磨き作用による角落ちが広がり耐荷力が低下している状態)においては、抜け落ちが懸念されるため、局部的に全層打換施工する。
②局部打換え工は表層補修に対して、損傷が生じている部分(パネル)を全層打換えるため再劣化のリスクが少ない。
このため応急復旧工ではなく、補修工法に分類する。
 
以上が留意点であり、コンクリート接着材はEQM工法における「KSボンド」、補修材は「リフレモルセットSF」である。
また、マイクロクラックの補修材は「浸透性KSプライマー」である。
 
 

6. 各種床版EQM工法の施工事例

RC床版の上面および下面に接着剤塗布型低弾性リフレモルセットを用いたEQM補修・補強法およびグリッドメタル筋を配置したEQM補強法においても輪荷重走行疲労実験を実施し、耐疲労性を評価し、EQM工法として採用された。
EQM工法について著者らは、2008年にRC床版のSFRC上面増厚補強に関する輪荷重走行疲労実験を実施し、耐疲労性を検証した6)
その結果を得て、「茨城県」に採用された。
その後、「神戸市」、「宮崎県」、「NEXCO」等で多くの橋梁で採用された。
本稿では基本的な施工事例と応用した施工事例について述べる。
 

6-1 茨城県におけるSFRC上面増厚補強の施工事例
(1) JR東日本常磐線跨線橋の事例

2009年に茨城県の重要路線の橋梁で、JR常磐線の跨線橋であり、既に上面補修が施され、再劣化により、SFRC上面増厚補強した事例である。
この橋梁は1967年(昭和42年)に常磐線の跨線橋として開通した橋梁である。
川口跨線橋は橋長39m、幅員10.9mである。
2009年2月にSFRC上面増厚補強(SFRC-EQM工法)が実施された。
SFRC上面増厚寸法は図-2に示すように既設RC床版を10mm切削し、SFRCで60mm増厚する補強法である。
補強事例を写真-7に示す。

図-2 SFRC上面増厚寸法
図-2 SFRC上面増厚寸法
写真-7 SFRC-EQM工法(JR東日本常磐線跨線橋)
写真-7 SFRC-EQM工法(JR東日本常磐線跨線橋)

 
施工手順は、アスファルト舗装を撤去し、既設RC床版上面コンクリートを切削機で10mm切削し、補強界面の不純物除去と付着性を高めるためにショットブラストによる研掃を行う(写真-7(1))。
研掃後、直ちに付着用KSボンドを塗布する。
KSボンドの塗布と同時にSFRCをジェットモービル車で練り混ぜする(写真-7(2))。
練り混ぜ終了後、SFRCで70mm増厚する(写真-7(3))。
本橋梁は、2車線であり、橋長も39mであることから、打設後、専用のフィニッシャーで締め固め(写真-7(4))しながら増厚70mmの厚さに慣らし、表面仕上げまで一体施工を行う。
この橋梁の交通規制は7日であることから、養生シートを用いた封緘養生を行い、翌日に橋面防水工、アスファルト舗装50mmを舗設した。
 
以上が著者が耐疲労性を評価した後、初めてのSFRC-EQM工法の事例である。
 

(2) 茨城県が管理する橋梁のSFRC-EQM工法

茨城県が管理する道路橋西方橋は2018年にSFRC- EQM工法により補強工事が実施された。
橋梁は支間26.2m、幅員12m(車道幅員7.0m、歩道2.5m)の鋼単純合成鈑桁橋である。
この橋梁は2連供用されているが、1連の橋梁は1980年改定の道示によって設計され、床版厚は24cmであり、床版厚が確保されていることから部分補修のみが実施された。
2連目の橋梁は1964年鋼道路橋示方書に準拠され、1968年に車道部のみ開通された。
床版厚は18cmであり、B活荷重では不足している。
よって、2連目の橋梁床版を2種類の接着剤を塗布したSFRC-EQM工法によって増厚補強された。

写真-8 SFRC-EQM工法(茨城県道路橋)
写真-8 SFRC-EQM工法(茨城県道路橋)

 
施工手順は、アスファルト舗装厚50mmを撤去し、既設RC床版を10mm切削した(写真-8(1))。
打音法により脆弱部の劣化状態を診断した。
次に、ショットブラストによる研掃を行い(写真-8(2))、付着力を高めた。
 
補強工事においては、浸透性KSプライマーを0.5kg/m2塗布した。
次いで、KSボンドを0.9kg/m²塗布した(写真-8(3))。
KSボンド塗布と同時にSFRCをモービル車で練り混ぜし、KSボンドの塗布と同時にSFRCを60mm増厚した(写真-8(4))。
補強面積は180m²である。
補強後の床版厚は23cmである。
 
以上のように、茨城県での施工事例であるが、この他にも茨城県ではEQMコンクリート舗装の実績もあり、コンクリート舗装13年後においても界面のはく離は見られず、健全であった。
 

6-2 NEXCO東日本での施工事例
(1)佐久事務所管内

NEXCO東日本関東支社佐久管理事務所では上信越自動車道約85kmの維持管理に努めている。
この区間は山岳部、特に標高930mに位置するために凍結・融解を繰り返す厳しい環境下のもと、RC床版の老朽化の進行も早い。
特に、近年は大型車両の増大に伴い、RC床版コンクリートの砂利化(NEXCO)や舗装にはポットホールの発生も著しい。
このような状況の中で、著者が講習会において「接着剤塗布型床版補修工法について」を講演したところ、非常に興味を持って頂き、急遽、工法として採用していただいた。
そして、年末に鹿島道路(株)の浸透性KSプライマー、KSボンド、住友大阪セメント(株)のリフレモルセットSFを用いて高速道路の補修工事として初めての実施工が行われた。
1年後においても健全であったことから当時の所長により「EQM工法」と命名された。
 
EQM工法は、先にも述べたが、ポットホールが発生した箇所の砂利化したRC床版上面の砂利化したコンクリートを撤去し、浸透性KSプライマーと高耐久型エポキシ系接着剤、KSボンドを塗布した後、専用のリフレモルセットSFを打ち込みした補修法である。
従来の補修法と比較して材料の施工容易性、低温下での強度発現性、施工規模は小規模から大規模までの適応性など、あらゆる施工環境にも安定した高い品質が得られる工法であり、「NEXCO構造物施工管理要領・試験法439」に適合している断面修復材を用いた工法である。
施工手順を写真-9に示す。

写真-9  NEXCO東日本におけるEQM工法(佐久事務所管内)
写真-9  NEXCO東日本におけるEQM工法(佐久事務所管内)

 
ポットホール下面の砂利化したコンクリートを撤去し、浸透性KSプライマーを塗布し(写真-9(1)、(2))、その後KSボンドを塗布する(写真-9(3)、(4))。
次いで、8時間内施工であることからリフレモルセットSFを練り混ぜ、補修部に打ち込みし、平滑に仕上げる(写真-9(5)、(6))。
最後にアスファルト舗装して完成となる。
 

(2) 関越自道車道管内

2021年11月にNEXCO東日本、関越自動車道においてもEQM工法が採用された。
施工内容は、前項(1)で述べた損傷の補修法と同様である。
施工手順を写真-10に示す。

写真-10  NEXCO東日本におけるEQM工法(関越自動車道管内)
写真-10  NEXCO東日本におけるEQM工法(関越自動車道管内)

 
施工手順は前項と同様に損傷部をブレーカーで撤去し(写真-10(1))、浸透性KSプライマー、KSボンドを塗布する(写真-10(2)、(3))。
塗布と同時にリフレモルセットSFを練り混ぜし(写真-10(4))、補修箇所に打ち込みする(写真-10(5))。
表面仕上げし(写真- 10(6))、養生後アスファルト舗装した。
8時間での施工である。
以上のように、積雪寒冷地域においては、砂利化や舗装にはポットホールが発生している。
高速道路での8時間施工における補修法としてEQM工法は最適であるといえる。
 

6-3 コンクリート基層(調整コンクリート)を設けたRC床版の再劣化に対する補修事例
(1) 橋梁概要および損傷状況

橋梁は積雪地域である福島県の国道に1964年に建設された前河原橋のRC床版で、既に数回のコンクリート補修が施されていた。
橋長は60m(4@15m)、幅員が7.5mである。
この橋梁の維持補修として、劣化したコンクリートを除去して、EQM補修法(補強された床版であるが補修部を撤去して元の状態に戻すことから補修とする)によって、1車線3.75mを先に補修し、その後に残りの車線を補修した。
 
橋面の損傷状況は、数カ所にわたり部分補修・補強が施され、部分的にアスファルト舗装が施されている。
 
EQM工法に用いる材料は、ひび割れ補修には浸透性KSプライマー、コンクリートの打ち継ぎ目にはKSボンドを用いた。
補修用および厚さ調整用コンクリートには、3時間で道示に規定するコンクリートの圧縮強度が24N/mm²以上発現する超速硬コンクリートを用いた。
 

(2) 接着剤塗布型コンクリート補修法

RC床版上面の損傷状況は、既に数回の補修・補強法が施された床版である。

写真-11  コンクリート基層のEQM補修法
写真-11  コンクリート基層のEQM補修法

このRC床版の上面コンクリートの劣化部を打音法により診断し、異音、はく離箇所(写真-11(1))の脆弱コンクリートを完全に除去して、補修を施す。
コンクリート表面から鉄筋が露出している場合は錆を除去し、防錆処理を施す。
その後、補強鉄筋を配置する。
この橋梁床版においては、鉄筋の配置は設計に含まれていないが、予備筋として主筋方向に鉄筋を配置した。
次に、浸透性KSプライマーを全面に塗布する。
一般的なRC床版においては平均0.5kg/m²が標準であるが、この床版は劣化が著しいことから、浸透状況を確認して0.9kg/m²で塗布を行った(写真-11(2))、また、通常であれば15分程度の養生で、次の工程に入るが、30分程度の養生を行い、その後、付着用のKSボンドを長さ15m、幅3.75mの範囲に塗布した(写真-11(3))。
同時に厚さ15cmとコンクリートの使用量が多いことから移動プラント車を2台用いて、超速硬コンクリートを練り混ぜし、打ち込む(写真-11(4))。
超速硬コンクリートは3時間で圧縮強度24N/mm²発現できる材料である。
表面仕上げした後(写真-11(5))、橋面防水工を施し、アスファルト舗装を舗設した(写真-11(6))。
以上のように、再劣化したRC床版のコンクリート表面の強化、施工時や劣化によるひび割れ補修を浸透性KSプライマー、付着性を高めるためにKSボンドを塗布し、一体化を図った。
 
コンクリートの練混ぜは、移動式プラントを2台設置して、片側15m×3.75m×0.15mを60分程で終了した。
 

6-4 グリッドメタル筋を配置したRC床版の下面・上面からのEQM-G工法の併用
(1) 乳の木橋の概要

栃木県日光土木事務所が管理する国道120号線「乳ノ木橋」は、旧道路公団により1964年8月に供用された。
この橋梁は1956年(昭和31年)鋼道路橋示方書に基づいて設計されている。
乳ノ木橋の橋長は82.7m、支間長は25m+32m+25m、幅員は7.7m(有効幅員7.0m)の鋼3径間鈑桁橋である。
中央部の桁長は左右にゲルバーを有する構造であることから22mであった。
両端の桁は非合成鈑桁であるが、中央部の吊桁は合成鈑桁である特殊な構造である。
橋梁部については既に補強済みである。
また、主げた間隔は2.95mであり、床版厚は170mmである。
橋面の横断勾配は2%、縦断勾配は6%の上り勾配である。
 
本橋梁の補修・補強の概要は、RC床版にグリッドメタル筋を用いた下面および上面補修・補強方法EQM-G(G:グリッドメタル筋)工法である。
 
補修・補強断面を図-3に示す。

図-3  グリッドメタル筋を用いた下面・上面併用したEQM工法
図-3  グリッドメタル筋を用いた下面・上面併用したEQM工法

先ず、RC床版下面の補強法は、グリッドメタル筋を配置したEQM-G工法を採用した。
次に、下面からの補強部が上面の補修・補強用の荷重を支持しながら部分打ち換え補修とSFRC-EQM上面増厚補強を施す。
我が国最初の補修・補強技術である。
 

(2) グリッドメタル筋を用いたRC床版のEQM-G下面増厚補強法

1) RC床版下面の損傷状況
RC床版下面の損傷状況は、写真-12(1)に示すように、0.2mm以上のひび割れが2方向に発生し、漏水・遊離石灰が全面に沈着している。
健全性Ⅳの損傷であると考えられる。
ひび割れ補修は0.2mm以上を対象に、樹脂注入器具を用いて補修が行われた。

写真-12  グリッドメタル筋を配置したEQM下面増厚補強法
写真-12  グリッドメタル筋を配置したEQM下面増厚補強法

 
2) グリッドメタル筋を用いたEQM工法
グリッドメタル筋を配置したEQM-G工法の事例を写真-12に示す。
本橋梁は、老朽化により損傷が著しいRC床版であり、B活荷重に対応するために鋼増桁し、下面の2方向のひび割れを樹脂注入による補修した箇所の樹脂漏れを防止するためにシール剤を塗布した箇所をディスクサンダー等で表面処理する。
 
EQM-G工法による下面増厚補強法は、橋面から展張タイプのグリッドメタル筋(写真-6(3))を足場に下ろし、これを床版下面に取り付けする
面から10mmの位置に展張鋼板格子筋を取り付けし、継手長を30cmの重ね継手とした。
本下面増厚補強法は主桁間の中央に鋼製の増桁が設けられていたことから、RC床版の橋軸直角方向(主筋方向)は鉄筋量が満足しており、橋軸方向(配力筋方向)にグリッドメタル筋の主筋を設置した(写真-12(3))。
次に、付着用接着剤であるKSボンドを全面に塗布する(写真-12(4))。
塗布作業と同時にセメント系モルタルの練り混ぜ作業を行い、1層目のリフレモルタルSPを吹付けする(写真-12(5))。
吹きつけは湿式による吹付けを行い、10mmのかぶり内にモルタルが充填されるためにコテ作業も合わせて行う。
ここで、養生を行い、2層目の吹付けを行い、表面仕上げを行う(写真-12(6))。
 
以上のように、増厚界面にグリッドメタル筋を配置したEQM-G下面増厚補強法は、工場で格子筋を加工することから、施工現場においては、施工の合理化・省力化がなされるとともに、接着剤(写真-12(2))。
予めハンチ部を折り曲げ加工したグリッドメタル筋であることから短時間での設置が可能である。
取り付け方法はコンクリート表を塗布し、PCM吹付けを行うことから、一体化され耐疲労性の向上が図られる補強法である。
 

(3) RC床版のEQM部分補修

RC床版のグリッドメタル筋を配置したEQM-G工法が終了した後、RC床版の損傷が著しい箇所をEQM補修を施す(写真-13)。
 
本橋梁床版は耐荷力の不足の他に多くの箇所で健全性Ⅳに相当する損傷であり(写真-12(1))、一部に抜け落ち寸前の損傷も見られた。
そのために、グリッドメタル筋を配置した厚さ26mmのEQM-G下面増厚補強を先行し、抜け落ち寸前箇所は下面増厚補強部を型枠や荷重支持版とし、上面の部分補修を施す。

写真-13 RC床版のEQM部分補修・補強
写真-13 RC床版のEQM部分補修・補強

 
RC床版の損傷の著しい位置のコンクリートを斫り作業により除去(写真-13(1))し、浸透性KSプライマー、KSボンドを塗布する。
塗布後、低弾性のリフレモルタルSFで元の厚さで部分補修する(写真-13(2))。
また、本橋梁は既設RC床版の損傷が著しいことから先行して下面増厚補強し、これを型枠とし、抜け落ちの危険性がある箇所は鉄筋を残し、部分打ち換え補強する(写真-13(3))。
よって、広範囲に渡って低弾性のリフレモルタルSF部分補修、部分打ち換え補強した(写真-13(4))。
 

(4)RC床版のグリッドメタル筋を配置したEQM上面増厚補強(EQM補強)

RC床版上面コンクリートの部分補修した後、写真-14(1)に示すようにショットブラストによる研掃を行い、RC床版の地覆内側から1,300mmの範囲(図-3)、すなわち負の曲げモーメントの影響を受ける片持ち部にグリッドメタル筋(写真-6(3))を設置する。
 

写真-14 RC床版のEQM上面増厚補強
写真-14 RC床版のEQM上面増厚補強

増厚補強工事は、ショットブラストによる研掃を行い、グリッドメタル筋を配置する(写真-14(1))。
次に、軸方向10m区間ごとに、浸透性KSプライマーを散布する。
グリッドメタル筋配置箇所は専用のリシンガンで散布し、他の箇所は刷毛を用いて0.5kg/m²、付着用のKSボンドを同様にリシンガンと刷毛を用いて0.9kg/m²を塗布する(写真-14(2))。
接着剤の塗布と同時に、SFRCの練混ぜ作業を行う。
本SFRC練混ぜ作業においては2台の移動式プラントを用いた。
練混ぜ修了と同時にSFRCを打ち込み、締め固めし、平滑に仕上げる(写真-14(3)(、4))。
グリッドメタル筋設置後のSFRC上面増厚は280m²を8時間で施工し、材齢3時間後の圧縮強度24N/mm²以上の確認を行い、終了した。
片側車線が終了後反対車線を行い、最後にアスファルト舗装を舗設し完成となる。
以上のように、RC床版が健全性Ⅳの損傷においては、鉄筋を残し、新たなコンクリートで部分打ち換えする工法、あるいは床版取替も検討されるが、交通状況を勘案し、先にPCM吹きつけによるEQM-G下面増厚補強し、その後のグリッドメタル筋を配置した接着剤塗布型SFRC-EQM上面増厚補強を併用することで、RC床版全体の耐荷力・耐疲労性の向上が期待できる。
 

6-5 グリッドメタル筋を配置したEQMコンクリート舗装によるPC橋の補強法
(1) 橋梁概要

本橋梁は福島県の矢祭町に建設された東橋は1963年に建設され、橋梁は31.965m@5=159.825mで、橋長が約160mのPC橋である。
東橋の断面寸法および補強工法を図-4に示す。
幅員は5.5m、主桁間隔が1.5mの4主桁構造である。
補強法はグリッドメタル筋を配置し、EQM-G-C(EQM-グリッドメタル筋-コンクリート舗装)増厚補強法を実施した。

図-4 橋梁断面図
図-4 橋梁断面図

 
現橋は、コンクリート舗装厚は50mmであり、損傷状況は舗装面にひび割れが発生している。
下面には舗装面からの漏水により遊離石灰も発生している。
とくに、支点から3経間(=3@31.965m)において、間詰部コンクリートの抜け落ちが懸念されることから、抜け落ち防止対策と漏水対策が必要である。
そこで、新コンクリート舗装においては引張補強筋を配置した補強が必要となる。
そこで、レーザで直接格子状に一面加工したグリッドメタル筋(写真-6(4))を配置した。
間詰部の寸法は210mmであり、グリッドメタル筋を配置したコンクリート舗装に、車両の前輪幅200mmに輪荷重作用した場合、図- 4(2)に示すようにPC桁と間詰部界面に輪荷重を分布させるために80mmの舗装厚が必要となる。
なお、従来の補強法は図-4(1)に示すように厚さ9mmの鋼板を1m間隔で配置する補強法であるが、死荷重と費用の増大が懸念される。
 

(2) グリッドメタル筋および舗装材

グリッドメタル筋は、一般鋼板を用いてレーザで直接格子状に切断加工した。
グリッドメタル筋の寸法は厚さ6mmで主筋は幅12mm(断面積72mm2、D10相当)、配力筋は幅7mmの格子鋼板筋を用いた。
格子間は100×100mmである。
設置においては施工性を考慮して3,000×1,450と1,500×1,450mmの2タイプ製作して、全面に貼り付けした。
 
橋梁の耐荷力の向上を図るための補強を考慮した場合は一般的に鋼繊維補強コンクリートが必要である。
本橋梁の補強材にはグリッドメタル筋を配置し、厚さ80mmのコンクリート舗装であることから、超速硬セメントに最大寸法15mmの骨材および5mm以下の砕砂を用い、材齢3時間で道示に規定するコンクリートの設計基準強度24N/mm²以上の発現できる条件とした。
 

(3) EQM-G-C工法

グリッドメタル筋を配置したEQM-G-C舗装手順を写真-15に示す。

写真-15  EQMコンクリート舗装7)
写真-15  EQMコンクリート舗装7)

 
本橋梁はPC桁橋であり、コンクリート舗装の切削においては専用の切削機を用いる過切削や切削時にPCケーブルの定着部の損傷は橋梁の耐荷力の低下に繋がることから慎重に切削する必要がある。
既設のコンクリート舗装面を最小限に切削する(写真-15(1))。
切削後、橋面コンクリートの損傷部や後打ち床版部の漏水対策を実施した。
次に、格子状に加工したグリッドメタル筋を設置する(写真-15(2))。
設置においては超速硬コンクリートの骨材寸法を考慮して、高さ20mmのスペーサを用いた。
格子鋼板筋設置後は幅2.25mに浸透性KSプライマーを0.5kg/m²を基準に塗布する。
本施工においてはグリッドメタル筋を先行して設置したことから、塗布作業はリシンガンを用いた(写真-15(3))。
浸透性KSプライマーの硬化時間は8時間(夏用)である。
塗布作業が終了した後、次いで打ち継ぎコンクリートとの付着性を高めるために高耐久型エポキシ系接着剤(KSボンド)を0.9kg/m²を基準にリシンガンで塗布する(写真-15(4))。
KSボンドの硬化時間は常温で120分程度であることから、超速硬コンクリートの打ち込み時間と合わせて塗布範囲を決める必要がある。
超速硬コンクリートの練混ぜは移動式プラント車を用いた。
練混ぜと同時に付着用接着剤塗布範囲に超速硬コンクリートを打ち込みし(写真-15(5))、表面仕上げする(写真-15(6))。
 
以上のようにPC桁橋の補強も兼ねたEQM-G-C舗装は、従来の鋼板を用いた補強法と比較して、軽量で有り、耐疲労性が評価できる工法であると考えられる。
 
 

まとめ

各種RC床版の接着剤塗布型補修・補強工法(EQM工法)について述べたが、RC床版の代表される補修・補強法であり、この実用性については各種材料試験や輪荷重走行疲労実験を実施し、評価した。
特に、近年は同等品材料を用いた工法においてもEQMと称して、実橋では採用されている。
 
本事例は特殊的なEQM工法について述べたが、本工法は小規模から大規模までの施工が可能である。
この他にも溝橋であるボックスカルバートのEQM工法も近年多く採用されている。
EQM工法はRC床版の補修・補強法として長寿命化が図れる最適な工法であると考えられる。

道路橋床版の健全性評価と長寿命化対策
道路橋床版の健全性評価と長寿命化対策

 
 

参考文献

1) 日本道路協会:道路橋示方書・同解説I、II、1980
2) NEXCO東日本:繰返すポットホールの原因となるRC床版上面の小規模損傷- 維持作業で高耐久断面修復が可能な床版EQM工法ー、佐久管理事務所現場レポートE18、2017
3) Tadashi Abe, Kiyoshi Ito, Noriyuki Kozakai, and Takayoshi Kodama: Proposition of Thin-Layer Repairing Methods Using Low-Elasticity Polymer Portland Cement Materials and Glue and Study on the Fatigue Resistance of Reinforced Concrete Slab、International Journal of Polymer Science, Volume 2018, Article ID 6545097,pp.1-8、2018
4) 阿部 忠、塩田 啓介、吉岡 泰邦、今野 雄介:2タイプの鋼板格子筋を用いたRCはりのPCM増厚補強における補強効果の検証、セメント・コンクリート論文集、Vol.69、No.1、pp.634-641、2016.3
5) 国土交通省 東北地方整備局、道路部・東北技術事務所:東北地方における道路橋の維持・補修の手引き(案)、2017
6) 阿部忠、木田哲量、高野真希子、小森篤也、児玉孝喜:輪荷重走行疲労実験におけるRC床版上面増厚補強法の耐疲労性の評価法、構造工学論文集、Vol.56A、pp.1270-1281(2010.3)
7) 阿部忠、児玉孝義、伊藤清志:特許6572419、橋梁の舗装構造及び舗装方法、2023.8
 
 
 

日本大学・名誉教授(博士(工学))
阿部 忠

 
 
【出典】


積算資料公表価格版2025年2月号


積算資料公表価格版2025年02月号

最終更新日:2025-01-20

 

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